用于固态照明中的下转换的多层转换材料的制作方法

技术领域

本发明涉及固态光源，并且具体涉及通过不同磷光体组分的间隔而具有增强的发射特性的有效且可靠的发光二极管(LED)封装件。

背景技术：

白炽灯或基于灯丝的灯或灯泡通常用作住宅和商业设施的光源。然而，这种灯是极其低效的光源，其中高达95％的输入能量主要是以热或红外能量的形式损失掉。紧凑型荧光灯在将电转换为光时比白炽灯更有效，但是需要使用有毒材料诸如Hg，使得当设置这些有毒材料的灯时可能污染环境，包括地下水源。用于改进灯或灯泡的效率的一种解决方案是使用固态器件诸如发光二极管(一个或多个LED)而不是金属丝来产生光。

发光二极管通常包括夹在相对掺杂的层之间的一个或多个半导体材料的有源层。当跨掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入到有源层中，在有源层中它们重新结合以生成光。光从有源层并且从LED的所有表面发射。

为了在电路或其它类似布置中使用LED芯片，已知将LED芯片封装在封装件中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接到外部电路的电导线、触点或迹线。在图1所示的典型LED封装件10中，单个LED或LED芯片12通过焊料接合或导电环氧树脂安装在反射杯13上。一个或多个引线接合部11将LED芯片12的欧姆触点连接到导线15A和/或15B，导线15A和/或15B可附接到反射杯13或与反射杯13一体形成。反射杯可填充有可包含波长转换材料(诸如磷光体)的密封剂材料16。LED发射的第一波长光可以被磷光体吸收，相应地磷光体可以发射第二波长的光。然后将整个组件封装在透明保护树脂14中，该透明保护树脂14可以模制成透镜的形状从而使从LED芯片12发射的光准直。虽然反射杯13可以在向上方向上引导光，但是当光反射时(即，由于实际反射器表面的小于100％的反射率而使一些光可能由反射杯吸收)可能发生光损失。此外，热量保持对于封装件(诸如图1a所示的封装件10)而言可能是有问题的，因为可能难以通过导线15A、15B提取热量。

图2所示的常规LED封装件20可以更适合于可生成更多热量的高功率操作。在LED封装件20中，一个或多个LED 22安装到诸如印刷电路板(PCB)载体、衬底或基台23的载体上。安装在基台23上的金属反射器24围绕一个或多个LED芯片22并且将LED 22发射的光反射远离封装件20。反射器24还为LED 22提供机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点和基台23上的电迹线25A、25B之间制成一个或多个引线接合连接件27。然后，用密封剂26覆盖安装的LED 22，该密封剂可以为芯片提供环境和机械保护，同时还用作透镜。密封剂26还可以包含一种或多种常规材料(例如磷光体)，其吸收来自LED芯片的光并重新发射具有不同光波长的光。来自封装件20的总体发射可以是来自LED 22的光和来自转换材料的重新发射光的组合。金属反射器24通常通过焊料或环氧树脂接合附接到载体。

LED(诸如在图2的LED封装件20中发现的那些)还可以由包含一个或多个磷光体的转换材料涂覆，其中磷光体吸收LED光中的至少一些。LED可以发射不同光的波长，使得其发射来自LED的光和来自磷光体的光的组合。可以使用许多不同的方法用磷光体涂覆LED，其中一种合适的方法描述于Chitnis等人的且标题均为“晶圆级磷光体涂覆方法和器件制造利用方法(Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method)”的美国专利申请序列第11/656，759号和11/899，790号中。可替换地，可使用诸如电泳沉积(EPD)的其它方法来涂覆LED，其中合适的EPD方法描述于Tarsa等人的标题为“半导体器件的闭环电泳沉积(Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)”的美国专利申请序列第11/473,089号中。

还已经开发了利用固态光源(诸如LED)、具有与LED隔离或远离LED的转换材料的灯。这种布置公开于Tarsa等人的标题为“(使用固态光源的高输出径向分光灯)High Output Radial Dispersing Lamp Using a Solid State Light Source”的美国专利第6,350,041号中。在该专利中描述的灯可以包括通过分离器将光透射到具有磷光体的分散器的固态光源。通过使至少一些光通过磷光体转化，分散器可以以期望的图案分散光和/或改变其颜色。在一些实施方式中，分离器将光源与分散器隔开足够的距离，使得当光源承载室内照明所需的升高的电流时来自光源的热量不会传递到分散器。另外的远程磷光体技术描述于Negley等人的标题为“发光器件(Lighting Device)”的美国专利第7,614,759号中。

上述涂覆的LED、LED封装件和固态灯可以利用多于一种类型的转换材料(诸如磷光体)，以产生期望的总体发射温度和CRI。每个磷光体可以吸收来自LED的光并且重新发射不同光波长的光。这些常规布置中的一些可以利用与红色或橙色磷光体组合的绿色/黄色磷光体，其中这些磷光体通常分别吸收蓝色LED光并发射绿色/黄色和红色光。重新发射的光可以与蓝色LED光组合以产生期望的发射特性。

这些常规布置通常在一个位置(诸如在LED涂层、LED封装密封剂或灯远程磷光体中)将不同的磷光体混合在一起。将磷光体混合在一起的一个缺点是，在对于不同磷光体的发射和激发光谱之间会存在显著的“串扰”或“重叠”，这会不利地影响组合发射光的CRI和发射效率。图3示出了曲线图30，该图示出对于可以混合在一起的常规磷光体的发射和激发特性的一个实例。第一曲线图30示出红色磷光体激发光谱32、绿色磷光体发射光谱34和红色发射光谱36。第二曲线图40示出了相同的红色磷光体发射激发光谱32、黄色磷光体发射光谱42和相同的红色磷光体发射光谱36。阴影重叠区域38、44示出绿色和黄色发射光谱34、42的与红色激发光谱32重叠的一部分。这种重叠可以导致红色磷光体对转换的黄色/绿色磷光体光的“再吸收”。这将黄色/绿色的一部分转换为红色，否则该部分将贡献于总体发射。在使用这些磷光体产生来自LED和磷光体的白光组合的发光组件中，再吸收使所得到的在CIE图的黑体曲线上的白光变形，使得黄/绿峰值发射可以偏移到红色，并且红色峰值可以偏移到蓝色。这可以导致总体发射中的CRI减少。还存在与磷光体吸收和发射过程相关的一些效率损失，并且通过红色磷光体对黄/绿光的再吸收而重复该过程，导致额外的效率损失。

技术实现要素：

本发明指向具有以分层方式布置的转换材料的不同LED，从而改进LED的特性。这些特性中的一些包括改进的发射强度和显色指数(CRI)，而其它特性可包括减少达到期望色点或CR1所需的昂贵转换材料的量。在一些实施方式中，不同的转换材料层可以布置成使得相应层吸收来自LED光源的光并且重新发射不同波长光谱的光。在一些实施方式中，可以定制层，使得对于层中的转换材料存在发射光谱和激发光谱的最小重叠。

根据本发明的LED的一个实施方式包括在基台的表面上的一个或多个LED芯片。包括了包含有两层或多层不同的转换材料的转换材料层，转换材料层覆盖一个或多个LED芯片和在所述LED芯片周围的基台的至少一部分。在LED芯片和基台上面包括密封剂。

根据本发明的固态发射器的一个实施方式包括在基台的平坦表面上的一个或多个固态光源。在光源上面并且在平坦表面的至少一部分上面包括多个转换材料层。转换材料层中的位于转换材料层中的顶部转换材料层下方的一个转换材料层发射基本上不与其上方的层之一的激发光谱重叠的光的波长。在固态光源和基台上面包括密封剂。

根据本发明的LED的另一个实施方式包括LED芯片。包括了包含有两层或多层不同的转换材料的转换材料层，转换材料层覆盖所述LED芯片和LED芯片周围的区域。与具有带有混合转换材料的转换材料层的相同LED相比，该LED产生改进的发射特性。

从以下详细描述和以举例方式示出本发明特征的附图中，本发明的这些及其它方面和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1示出现有技术LED灯的一个实施方式的剖面图；

图2示出现有技术LED灯的另一个实施方式的剖面图；

图3是示出两种磷光体的激发光谱和发射光谱之间的重叠的曲线图；

图4是根据本发明的LED的一个实施方式的顶部透视图；

图5是图4所示的LED的底部透视图；

图6是图4所示的LED的前视图；

图7是图4所示的LED的左侧视图；

图8是图4所示的LED的后视图；

图9是图4所示的LED的右侧视图；

图10是图4所示的LED的顶视图；

图11是图4所示的LED的底视图；

图12是示出在根据本发明的LED的一个实施方式中LED的发射光谱与磷光体的发射及激发光谱之间的关系的曲线图；

图13是示出与具有混合转换材料的LED相比的根据本发明的LED的一个实施方式的磷光体的浓度的表格；

图14是示出与具有混合转换材料的LED相比的根据本发明的LED的一个实施方式的磷光体的浓度的比率的表格；

图15是示出与具有混合转换材料的LED相比的根据本发明的LED的发射光谱的曲线图；

图16是示出与具有混合转换材料的LED相比的根据本发明的LED的发射光谱的曲线图；

图17是示出与具有混合转换材料的LED相比的根据本发明的LED随温度的发射特性的曲线图；

图18是根据本发明的LED的一个实施方式的透视图；

图19是图17所示的LED沿剖面线18-18截取的剖面图；

图20是根据本发明的LED的另一个实施方式的剖视图；

图21是根据本发明的LED的另一个实施方式的剖视图；

图22是根据本发明的LED的另一个实施方式的剖视图；

图23是根据本发明的LED的另一个实施方式的剖视图；

图24是根据本发明的LED的另一个实施方式在其制造步骤之一的顶视图；以及

图25是图24中的LED芯片在后续制造步骤的顶视图。

具体实施方式

本发明指向固态发射器(诸如发光二极管(一个或多个LED))，其在转换过程中利用多种转换材料或磷光体类型以便实现期望的发射色点。本发明的不同实施方式可以在一个或多个LED芯片上、上方或周围的隔离层中应用不同的磷光体类型，以实现期望的光下转换。然后，LED可以发射来自LED芯片和转换材料的期望的光的组合，诸如白光组合。

在一些实施方式中，一个或多个磷光体层可以是具有基本均匀的磷光体颗粒浓度的相对薄的共形层。在其它实施方式中，可以提供包括不均匀地分散在其中的磷光体颗粒的磷光体层。在一些实施方式中，层可以在不同位置(诸如在磷光体层的外表面或边缘附近)处具有无磷光体区域。磷光体层或任何波长转换层可将从LED芯片发射的光的一部分转换为不同波长，这是本领域已知的过程。该过程的一个实例是将来自LED芯片的蓝色发射光的一部分转换成黄色/绿色和红色光。如下面进一步描述的，存在可以用于这种类型的光转换的许多不同的磷光体。

在一些实施方式中，与在均匀混合的磷光体转换器中的应用相比较，转换材料可以按照首先为最长发射波长磷光体(例如红色)、随后是依序的较短发射磷光体(例如黄色或绿色)的顺序应用为不同磷光体类型的层。转换材料层可以作为覆盖层应用在LED芯片和围绕芯片的区域(诸如支撑LED芯片的基台的表面)上面。利用根据本发明的实施方式可以实现的优点可以包括但不限于在相同的显色指数(CRI)下改进效率，在相同效率下增强CRI，以及减少实现给定颜色目标需要的某些磷光体的量。例如，红色磷光体相对昂贵并且在使用较少红色磷光体的情况下，可以显著节省成本。

在本文所描述的不同实施方式中可以布置一些转换材料以实现期望的发射效率(例如，流明每瓦特(LPW)。这种离散层布置还可以优化以实现期望的CRI、R9、Qg、热淬灭等。对于指向优化的热淬灭的一些实施方式，最为温度敏感的转换材料可以放置在LED表面上以用于改进散热。

根据本发明的分层布置可以为转换材料提供间隔以减少发射和激发光谱重叠的影响。本发明的一些实施方式指向这样的LED，其布置成通过利用两个间隔的磷光体组件以消除或减少在两个组件磷光体之间的再吸收(相互作用)的方式产生具有暖色温的白光。即，间隔减少了来自与第二磷光体相互作用的第一磷光体的光的量，以减少或消除第二磷光体的再吸收。这反过来减少CR1中的色移以及可能由该再吸收经历的损失。这可以导致暖白光的改进的发射效率，其中CRI显著高于其中没有解决再吸收的那些布置，诸如其中不同磷光体混合的布置。

在一些实施方式中，第一磷光体可以重新发射不与第二磷光体的激发光谱重叠的光波长，使得从第一磷光体重新发射的光穿过第二磷光体而没有被第二磷光体吸收的风险。然而，第二磷光体的发射光谱可以发射与第一磷光体的激发光谱至少部分重叠的光。在来自第二磷光体的光穿过第一磷光体的布置中，可能存在来自第二磷光体的光被第一磷光体再吸收的风险。磷光体的间隔使遇到第一磷光体的重新发射光的量最小化，从而使可以由第一磷光体再吸收的光的量最小化。为了使来自第一磷光体的光穿过第二磷光体，在一些实施方式中可以包括材料，使得第一磷光体的发射光谱不与第二磷光体的激发光谱重叠。

在一些实施方式中，第二磷光体可以包括吸收蓝光且重新发射黄/绿光的黄色/绿色磷光体，并且第一磷光体可以包括吸收蓝光且发射红光的红色磷光体，其中黄色/绿色磷光体的发射光谱与红色磷光体的激发光谱重叠。如下面更详细地描述的，这些实施方式以使黄色/绿色磷光体发射将遇到红色磷光体的机会最小化的方式在第一磷光体和第二磷光体之间提供间隔，并且因此，几乎没有重新发射的黄/绿光由红色磷光体再吸收的机会。与混合的磷光体布置相比，磷光体间隔导致具有更高的CRI和更高的磷光体效率的总体灯或封装件发射。

间隔可以采取许多不同形式，其能够在第一磷光体和第二磷光体之间提供不同水平的串扰减小。在一些实施方式中，间隔可以包括在LED芯片上的彼此叠置的隔离层，其中每个层是磷光体中的不同的一个或者具有通常以相同或相似发射光谱发射的不同磷光体。在其它实施方式中，可以通过中间层将磷光体中的一个与其它磷光体间隔，或者该磷光体可以设置为远离其它磷光体。该远离布置可以采取许多不同的形式。在一些实施方式中，磷光体中的一个可以包括在一个或多个LED上面的共形涂层，且第二磷光体可以(诸如以LED上面的圆顶形状)远离第一磷光体。通过进一步减少从第二磷光体发射的光将遇到第一磷光体的机会，这种布置甚至进一步减少在第一磷光体和第二磷光体之间串扰的机会。

不同的实施方式还可以包括以许多不同方式布置的转换材料层。一些实施方式可以包括两个磷光体，其中每个磷光体可以设置在如上所述的隔离层中(例如红色磷光体层上的黄色/绿色磷光体层)。在其它实施方式中，可以使用多于两个的磷光体，其中一些具有与在第一层中的发射特性相似的两个或更多个磷光体，并且具有与在第二层中的特性相似的两个或更多个磷光体。在这些实施方式中的一些内，第一层可以具有两个或更多个不同但都以红色波长光谱发射的磷光体。第二层还可以具有两个或更多个不同但都以黄色/绿色发射光谱发射的磷光体。可以选择不同的磷光体以提供期望的LED发射特性。在利用不同发射光谱的多个磷光体的其它实施方式中，磷光体中的每一个可以设置在其自身的隔离层中，而其它的磷光体可以在其自身层中或可以混合在层中。不同实施方式中的转换器序列可以采取混合和隔离层的许多不同排列。这些可以包括不同的组合和序列，诸如在离散(单个磷光体)层上的混合磷光体、在混合层上的离散层、在离散层上的混合层之上的离散层等。

本文中参考某些实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应解释为限于本文所阐述的实施方式。具体地，下面关于具有一个或多个LED或LED芯片的某些LED封装件或灯、或处于不同配置中的LED封装件来描述本发明，但是应当理解，本发明可以用于具有许多不同配置的许多其它灯。根据本发明以不同方式布置的不同灯的实例在以下描述并描述于Le等人的于2011年1月24日提交的标题为“固态灯(Solid State Lamp)”的美国临时专利申请序列第61/435,759号中，该申请通过引用结合于此。

下面的实施方式是参考一个或多个LED描述的，但是应当理解这意指涵盖LED芯片和LED封装件。组件可以具有除了所示那些以外的形状和尺寸，且可以包括不同数量的LED。本文中参考转换材料、磷光体、磷光体层和相关术语描述本发明。这些术语的使用不应解释为限制性的。应当理解，术语磷光体或磷光体层的使用意指涵盖并且同样可适用于所有波长的转换材料。

还应当理解，光源可以包括一个或多个LED芯片，且在具有多于一个LED芯片的实施方式中，不同的LED芯片可以具有不同的发射波长。虽然下面参照磷光体转换材料描述本发明，但是应当理解可以使用许多其它的转换材料。本文中参考转换材料、彼此远离的磷光体层描述本发明。在此上下文中，远离是指间隔开和/或不与之直接热接触。

还应当理解，当诸如层、区域或衬底的元件被指在另一元件“上”时，其可以直接在另一元件上或者也可以存在中间元件。此外，在本文中可以使用诸如“内”、“外”、“上”、“上方”、“下”、“在……之下”和“下方”的相对术语和相似术语来描述一层或另一个区域的关系。应当理解，这些术语旨在涵盖除了图中所绘示的取向之外的器件的不同取向。本文中参考红色、黄色或绿色发射磷光体描述磷光体，但是应当理解，这可以包括接近这些发射颜色的其它颜色。例如，对于红色，这可以包括在光谱中接近红色的那些，诸如橙色。

本文中参考某些实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应解释为限于本文所阐述的实施方式。具体地，下面关于具有处于不同配置的LED芯片的某些LED封装件来描述本发明，但是应当理解，本发明可以用于具有其它LED配置的许多其它LED封装件。LED封装件还可以具有除了下面描述的那些之外的许多不同的形状(诸如矩形)，并且焊料垫和附接垫可以以许多不同的方式布置。在其它实施方式中，可以控制不同类型的LED芯片的发射强度以改变总体LED封装件发射。

本文中可以参考转换材料、波长转换材料、远离的磷光体、磷光体、磷光体层和相关术语来描述本发明。这些术语的使用不应解释为限制性的。应当理解，术语远离的磷光体、磷光体或磷光体层的使用涵盖包括并且同样可适用于所有波长的转换材料。

参考一个或多个LED来描述以下实施方式，但是应当理解这意指涵盖LED芯片且这些术语可以互换使用。这些组件可以具有除了所示那些以外的形状和尺寸，且可以包括一个或不同数量的LED。还应当理解，下面描述的实施方式利用共面光源，但是应当理解也可以使用非共面光源。还应当理解，LED光源可以包括可具有不同发射波长的多个LED。如上所述，在一些实施方式中，LED中的至少一些可以包括用黄色磷光体以及红色发光LED覆盖的蓝色发光LED，导致来自LED封装件的白光发射。在多个LED封装中，LED可以串联互连或可以以不同的串联和并联组合互连。

还应当理解，当诸如层、区域、密封剂或基台的特征或元件可以被指为在另一元件“上”时，其可以直接在另一元件上或者也可以存在中间元件。此外，本文中可以使用诸如“内”、“外”、“上”、“上方”、“下”、“在……之下”和“下方”的相对术语和相似术语来描述一层或另一个区域的关系。应当理解，这些术语旨在涵盖除了图中所绘示的取向之外的器件的不同取向。此外，本发明的许多实施方式以“顶”主发射表面来示出。应当理解，任何一个或多个表面(包括但不限于顶表面)可以是(或可以组合形成)主发射表面。例如，封装件可以设计成具有在侧发射表面之外的主发射。

虽然本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以称为第二元件、组件、区域、层或部分。

本文中参考作为本发明的实施方式的示意图示的截面图图示来描述本发明的实施方式。因而，层的实际厚度可以是不同的，并且预期由于例如制造技术和/或公差而导致的图示的形状的变化。本发明的实施方式不应解释为限于本文所示的区域的具体形状，而是包括由于例如制造而导致的形状的偏差。由于正常的制造公差，以正方形或矩形示出或描述的区域通常将具有圆形或弯曲特征。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的且它们的形状不旨在示出器件的区域的精确形状，并且不旨在限制本发明的范围。

图4至图11示出了根据本发明的LED 50的一个实施方式，其包括安装在基台54上的一个或多个LED芯片52。LED 50还包括在基台54的底部上的第一底部接触/焊料垫60a和第二底部接触/焊料垫60b，穿过基台54的第一导电通孔62a和第二导电通孔62b，以及在基台54的顶表面上的第一管芯附接垫64a和第二管芯附接垫64b。LED封装件进一步包括转换材料层56，其覆盖LED芯片52、管芯附接垫64a、64b的暴露表面以及基台54的顶表面的暴露部分。密封剂58包括在LED 52、附接垫64a、64b以及基台54上面。图4和图11示出LED芯片52、附接垫64a、64b以及基台54的顶表面。应当理解，这些特征可以至少部分地被下面描述的转换材料层遮蔽。为了便于描述，未遮蔽地示出LED的这些特征。

LED 50示出为具有两个LED芯片52，但是应当理解，在其它实施方式(诸如下面描述的那些)中，光源可以包括一个LED芯片或多于两个LED芯片，其中一些光源包括多个LED芯片阵列。可以使用许多不同的LED芯片，诸如可从克利公司(Cree Inc.)在其LED芯片的DA、EZ、GaN、MB、RT、TR、UT和XT系列下商购获得的那些LED芯片。LED 50特别地布置用于与LED芯片中的DA系列(诸如可以倒装芯片安装并允许无线接合的DA850芯片)一起使用。这些类型的芯片通常描述于Donofrio等人的标题为“具有反射结构的半导体发光二极管及其制造方法(Semiconductor Light Emitting Diodes Having Reflective Structures and Methods of Fabricating Same)”的美国专利申请序列第12/463，709号，其通过引用结合于此。LED 50可以与可从克利公司(Cree，Inc.)商购获得的LED的产品名为Xlamp XQ系列(例如Xlamp XQ-B LED)的LED封装件类似地布置。然而，在该实施方式中，与常规混合转换材料相反，磷光体以离散分层方式布置。

LED芯片52可以发射许多不同颜色的光，其中优选的LED芯片52发射蓝色波长光谱的光。应当理解，在一些实施方式中，可以在去除其生长衬底之后设置LED芯片。在其它实施方式中，LED芯片的生长衬底可以保留在LED芯片52上，其中这些实施方式中的一些具有成形或纹理化的生长衬底。在一些实施方式中，LED芯片52可以包括透明生长衬底，诸如碳化硅、蓝宝石、GaN、GaP等。LED芯片还可以包括三维结构，并且在一些实施方式中LED可以具有包括在芯片的一个或多个表面上的完全或部分倾斜面的结构。

LED 50进一步包括基台54，其中LED芯片52安装到基台54。基台54可以由许多不同的材料形成，优选的材料是电绝缘的，诸如介电材料。基台54可包含诸如氧化铝、氮化铝、碳化硅的陶瓷材料，或诸如聚酰亚胺和聚酯的聚合物材料。在优选实施方式中，基台54可包含具有相对高的热导率的介电材料，诸如氮化铝和氧化铝。在其它实施方式中，基台54可以包括印刷电路板(PCB)、蓝宝石或硅或任何其它合适的材料，诸如可从明尼苏达州尚赫森市的贝格斯公司(The Bergquist Company of Chanhassen,Minn.)获得的T-Clad热包覆绝缘衬底材料。对于PCB实施方式，可以使用不同的PCB类型，诸如标准FR-4PCB、金属芯PCB或任何其它类型的印刷电路板。

基台54的顶表面示出为具有带有图案化导电特征的平面，该顶表面可以包括第一管芯附接垫64a和第二管芯附接垫64b。在附接垫64a、64b之间设置有空间，其中LED芯片52安装到垫64a、64b，使得LED芯片52的相应部分安装到垫64a和64b中的相应一个，并且LED 52跨越附接垫64a、64b之间的空间。可以使用许多不同的安装方法，诸如利用常规焊料材料的方法。根据LED 50的几何形状，使用已知的表面安装或引线接合方法，其它类型的LED芯片可以电连接到附接垫64a、64b或其它导电迹线。

垫64a、64b可以包括许多不同的材料(诸如金属或其它导电材料)且在一个实施方式中它们可以包括使用已知技术(诸如电镀)而沉积的铜。在其它实施方式中，可以使用掩模来溅射垫64a、64b以形成期望的图案，且在其它实施方式中可以使用已知的光刻工艺形成期望的图案。垫64a、64b可以延伸超出LED芯片52的边缘，以覆盖基台54的顶表面的大部分。这有助于通过将来自LED芯片52的热量扩散到垫64a、64b中来对LED 50进行热管理，使得热量扩散超出LED芯片52的边缘到达基台54的更大区域中。这使热量较少局部化并且使其更有效地通过基台54耗散到环境中。

LED 50还包括形成在基台54的底表面上形成的第一焊料垫60a和第二焊料垫60b，它们可以用于使用已知安装方法将LED封装件52安装就位。应当理解，在其它实施方式中，根据本发明的LED可以具有多于两个焊料垫。焊料垫60a、60b可以由相同的材料制成，并且可以由与管芯附接垫64a、64b相同的方式形成。可以包括穿过基台54的第一导电通孔62a和第二导电通孔62b，其中通孔由导电材料(诸如用于管芯附接垫和焊料垫的那些)形成且布置成在焊料垫60a、60b和管芯附接垫64a、64b之间提供导电路径。在所示的实施方式中，第一通孔62a在第一焊料垫60a和第一管芯附接垫64a之间形成导电路径，而第二通孔62b在第二焊料垫60b和第二管芯附接64b之间提供导电路径。这使施加到焊料垫60a、60b的电信号沿着通孔62a、62b传导通过基台54，到达管芯附接垫64a、64b。然后，信号通过管芯附接垫传导到LED芯片52。应当理解，在其它实施方式中，电信号可以以其它方式(诸如通过布置在LED封装件中的不同位置并且在安装表面或基台和LED之间运行的导电迹线或引线接合垫)传输到LED。

LED 50还包括在焊料垫之一中的极性指示器66，其可以采用许多不同的形状且可以包括沿着焊料的边缘的V形凹口。在制造期间该极性指示器66可以在自动拾取和放置仪器上利用上视照相机检测。通过将其放置在基台54的区域中的通过载带中的孔而能够可见的基台54的中心附近，指示器66可以在垫的内边缘的中心附近。这使在不从载带去除LED的情况下指示器66(和对应的LED封装极性)可见并且验证载带孔。

指示器66可具有除了V形以外的许多不同形状，诸如U形、I形、W形、正方形、矩形、星形、加号形、减号形等。凹口也可以包括在焊料垫60a、60b上的许多不同位置。应当注意，可以使用其它类型的极性指示器，诸如不同形状的孔或在焊料垫中的其它切口，并且在其它实施方式中LED封装件可以具有在其它位置(诸如LED 50的顶表面上)中的指示器。在所示的实施方式中，第二附接垫64b可以具有指示器以在从顶部观察LED封装件50时示出极性。这些指示器可以采取许多不同的形状和尺寸(诸如上述那些)，并且在一些实施方式中其可以包括如上所述的凹口或孔。

转换材料层56包括在LED 52、垫64a和64b的暴露部分以及基台的顶表面的暴露部分上面。如下面更详细描述的，转换材料层可以包括两个或更多个转换材料层，其中每个转换材料层吸收来自LED芯片52的光并且重新发射不同波长范围的光。

密封剂58包括在转换材料层56上面以及在LED 52和基台54上面，其中密封剂58提供环境和机械保护。密封剂可以采取许多不同的形状和尺寸，其中一些实施方式包括半球形密封剂。在其它实施方式中，密封剂58可以包括平坦表面且在所示的实施方式中密封剂58具有基本上立方体形状。密封剂包括立方体形状下的垂直平坦表面和水平平坦表面，但是应当理解密封剂可以采取许多不同的形状，诸如具有平坦顶部和带有平坦表面的垂直侧壁的任何形状。这些形状可以包括但不限于不同的棱柱形或多边形形状，诸如三角形、五边形、六边形、八边形等。这些形状可以包括水平平坦表面，其中垂直表面编号在3至12或更大范围内。在另外的实施方式中，密封剂可以是具有不同截面的柱形(诸如圆形或椭圆形)。具有平坦表面的密封剂及其优点充分描述于Lowes等人的美国专利申请序列第13/649，052号中，其通过引用结合于此。

许多不同的材料可以用于密封剂58，诸如硅树脂、塑料、环氧树脂或玻璃，其中合适的材料与模制工艺相容。硅树脂适于模塑并提供合适的光学透射性能。其还可以经受随后的回流工艺且不随时间显著降解。还可以使用许多不同的方法形成密封剂，并且在一些实施方式中可以使用模制工艺(下面更详细地描述)，该工艺同时在基台面板上的多个LED 52上面形成密封剂58。

转换材料层56还可以包括粘合剂，并且不同的材料可以用于粘合剂，其中材料优选为在固化之后是坚固的并且在可见光波长谱中基本上是透明的。合适的材料包括硅氧烷、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、电介质、BCB、聚酰亚胺、聚合物及它们的混合物，其中优选材料为硅树脂，因为其在高功率LED中的高透明度和高可靠性。合适的基于苯基和甲基的硅氧烷可从陶氏化学公司(Chemical)商购获得。根据不同的因素(诸如所使用粘合剂的类型)可以使用许多不同的固化方法固化粘合剂。不同的固化方法包括但不限于热固化、紫外线(UV)固化、红外线(IR)固化或空气固化。然而，应当理解，可以在不使用粘合剂的情况下应用磷光体颗粒。

对于LED 50，转换材料层56包括具有不同转换材料的多个层。不同的实施方式可以具有包括多个层的转换材料层，其中在顶层下方的至少一个层具有基本上在顶层的激发光谱之外的发射(或重新发射)光谱。这使来自下方的层的光在基本上不被吸收的情况下穿过顶部。与具有混合磷光体的LED相比，这可以增加LED的总体发射效率。这还使来自顶层的光在大部分的光不传回到其可能被再吸收的下层的情况下发射。

例如，转换材料层可以包括具有第一层56a的双层布置，第一层56a吸收来自LED芯片52的光并重新发射红色波长光谱的光。转换材料层56还可以包括第二层56b，其吸收来自LED芯片52的光并重新发射黄/绿波长光谱的光。应当理解，在一些实施方式中，层56a、56b中的每一个可以包括多于一种转换材料类型以生成期望的重新发射波长。例如，重新发射红色的层可以具有多于一种类型的以红色光谱重新发射的转换材料。如下所述，许多不同的转换材料可以用于生成期望的LED封装件光发射，其中本发明特别适用于发射白光的LED封装件。

图12是进一步示出包括在根据本发明的LED上面的不同磷光体层的发射波长范围和激发波长范围之间的关系的曲线图80。在该图中，较短波长在左侧，而较长的波长在右侧。曲线81表示蓝色或UV发射LED芯片(诸如可以在LED 50中使用的那些)的示例性发射光谱。发射光谱81以落在可见光谱的蓝色或UV区域中的峰值波长P1为中心。曲线83表示磷光体的示例性发射光谱，诸如可以在上述第一转换材料层56a(即最靠近LED芯片的层)中发现的磷光体。发射光谱83以落在可见光谱的红色区域中的峰值波长P2为中心。曲线82表示可以在第二转换材料层56b中发现的磷光体的示例性发射光谱。发射光谱82以落在可见光谱的绿色至黄色区域中的峰值波长P3为中心。

曲线图80还示出了绿色/黄色磷光体的激发区域A和红色磷光体的激发区域B。LED芯片的发射光谱81可以落在生成发射光谱83的绿色/黄色磷光体激发区域A内。即，发射具有发射光谱82的光的磷光体(即，绿色/黄色磷光体)可以响应于具有在激发区域A内的波长的光。LED芯片的发射光谱81也可以落在生成发射光谱83的红色磷光体的激发区域B内。即，发射具有发射光谱81的光的磷光体可以响应于具有在激发区域B内的波长的光。应当理解，图12中示出的激发区域A和B可以不具有清楚的边界，而是可以在其边缘逐渐地下降，如图3所示。如本文所使用的，如果磷光体响应于处在某波长(该波长的光由LED结构生成或响应由LED结构发射的光而生成)的光的刺激而发射视觉可感知的光的量，则光的波长在磷光体的激发区域内。

绿色/黄色磷光体的发射光谱82可以至少部分地落在红色磷光体的激发区域B内。即，由绿色/黄色磷光体发射的一些光可以被红色磷光体再吸收。由于一些能量在每个磷光体吸收/发射周期中丢失，这种再吸收会导致损失。再吸收还可以改变结构输出的组合光的色点。然而，如图12所进一步示出，红色磷光体的发射光谱83在绿色/黄色磷光体的激发区域A之外。因此，由红色磷光体发射的光可以基本上不被吸收并且导致绿色/黄色磷光体的响应发射。应当理解，可能存在一些由绿色/黄色磷光体进行的可忽略的红色光的吸收，该光被转换成热而不是光。

为了减少来自所发射光子的再吸收的损失以提供经改进的发射特性和/或提供更一致的光输出，根据本发明的一些实施方式可以将绿色/黄色磷光体与包含红色磷光体的区域隔离。例如，绿色/黄色磷光体层可以放置在红色磷光体层上，使得来自LED芯片的光首先穿过红色磷光体。然后，来自LED芯片的未吸收的蓝光和在红色磷光体层中生成的红光穿过绿色磷光体层。然而，主要仅来自LED芯片的蓝光被绿色/黄色吸收，从而导致绿色/黄色光的发射。来自红色磷光体层的光可以穿过绿色/黄色层而基本上不被吸收。

在图12中所示的以上实例涉及红色磷光体层上的绿色/黄色磷光体层，但是可以存在根据本发明的许多不同的磷光体层布置。不同的实施方式可以包括两个或更多个磷光体层且可以布置成使得在顶层下方的层中的一个或多个层的发射光谱与上方层中的一个或多个层的激发光谱最少地重叠或根本不重叠。本发明不限于两层，并且在具有多于两层的那些实施方式中，顶层下方的层中的一层或两层的发射光谱可以具有不与顶层的激发光谱重叠的发射光谱。在其它实施方式中，还可以根据本发明布置中间层。即，顶层下方的层可以具有这样的激发光谱，该激发光谱不与其下方的层的发射光谱重叠。可以存在许多的层布置，其遵循层的发射光谱与上方层的激发光谱相关的这种一般关系。

在LED 50中，提供转换材料层布置用于通过最小化或消除来自转换材料的发射光的交叉吸收而增加的发射效率。如上所述，通过隔离层布置中的磷光体而不是常规的混合磷光体，可以减少或消除由转换材料层56b对下磷光体层56a的发射光的再吸收。在红色转换层上的绿色/黄色转换层的情况下，可以减少或消除由红色转换层对来自绿色/黄色层的光的再吸收。通过在绿色/黄色层和红色层之间设置间隔，可以进一步最小化这种再吸收。

可以使用不同工艺来应用转换材料层，包括但不限于喷涂、分配、旋涂、溅射、印刷、粉末涂覆、电泳沉积(EPD)和静电沉积等。这些工艺还可以包括磷光体-粘合剂混合物中的溶剂，其可以使混合物液化并降低混合物的粘度。可以使用许多不同的溶剂，包括但不限于可从道康宁公司(Dow)商购获得的甲苯、苯、二甲苯或OS-20，并且可以使用不同浓度的溶剂。当喷涂、倾倒或分散溶剂-磷光体-粘合剂混合物时，来自远离的磷光体的热量使溶剂蒸发且还可以固化混合物中的粘合剂，留下固定的磷光体层。各种沉积方法和系统描述于Donofrio等人的标题为“用于将光学材料应用至光学元件的系统和方法(Systems and Methods for Application of Optical Materials to Optical Elements)”的美国专利申请公开第2010/0155763号中，且该专利也转让给克利公司(Cree，Inc.)。

在LED 50中，沉积第一层56a使得毯状覆盖LED芯片52、基台54的顶表面和垫64a、64b。然后可以沉积第二层56b使得其覆盖第一层56a，从而在LED 52、基台54和垫64a、64b上面提供双层毯状覆盖。LED芯片光和来自转换材料层的转换光可以朝向密封剂58的表面发射。该光中的一些将通过全内反射(TIR)在密封剂的表面反射，并且可以朝向基台54引导返回。该TIR光将遇到毯状覆盖的转换材料层56a、56b，其中转换材料可再次吸收并重新发射至少一些光。在没有这种毯状覆盖的情况下，至少一些TIR光将在基台54或垫64a、64b处被吸收。TIR光的吸收和重新发射可以增加该光将从密封剂逃逸的机会，从而有助于LED发射；从而增加总体LED发射效率。这被称为光子再循环，如充分描述于美国专利申请序列第13/649,052号中，其结合于上文中。

不同的实施方式可以包括布置以增加发射效率的其它元件。在一些实施方式中，根据本发明反射层可以以不同的位置并且以不同的方式布置在LED封装件中。在一些实施方式中，反射层可以在具有LED芯片的基台的相同表面上。反射层可以至少部分地围绕LED芯片，且可以覆盖基台的表面。在一些实施方式中，基台的该表面可以包括LED芯片周围的管芯附接垫的暴露表面、LED芯片周围的基台的顶表面和/或任何静电放电(ESD)芯片。在其中转换材料层覆盖附接垫和基台的其它实施方式中，该反射层可以在具有在反射层和基台之间的转换材料的转换材料层上。在另外的实施方式中，转换材料层可以在反射层上，其中反射层在转换材料层和基台之间。在另外的实施方式中，反射层可以仅覆盖在管芯附接垫、接合线和任何ESD芯片中的所选择的那些上的基台的选择性部分。这种类型的反射层及其优点通常描述于Reiherzer等人的美国专利申请序列第14/183，218号中，其通过引用结合于此。

应当理解，在一些实施方式中，双层转换材料56a、56b可以覆盖少于基台54和垫64a、64b的所有顶表面。在一些实施方式中，双层转换材料56a，56b可以仅覆盖LED芯片52。在另外的实施方式中，双层中的不同层可以覆盖不同的区域。例如，在一些实施方式中，第一层56a可以仅覆盖LED芯片52，而第二层56b可以覆盖LED芯片以及基台54和垫64a、64b的顶表面的全部或部分。这种布置仍然允许如上所述的光子再循环的优点。这些仅是可以用在根据本发明的不同LED实施方式中的许多不同转换材料覆盖中的一些。

应当理解，在不同的实施方式中，不具有转换材料的中间层可以包括在多个转换材料层之间。在一些实施方式中，这些中间层可以是基本上透明的且可以布置成提供不同层之间的间隔，以减少来自不同层的发射或光进入其它层，以进一步减少再吸收。一个或多个中间层还可以包括辅助散射来自LED的光的材料。在一些实施方式中，中间层可以包括散射颗粒或者可以成形或纹理化以辅助光散射。

在一些实施方式中，与具有混合磷光体的相同LED相比，根据本发明的具有间隔的磷光体的LED的发射效率(或以流明每瓦特(LPW)所测量的光通量)可以增加超过20％。在其它实施方式中其可以大于10％，而在另外的实施方式中其可以大于或近似等于5％。在另外的实施方式中，其可以在2-10％的范围内。对于图4至图11所示的实施方式，效率的增加可以在2-10％或近似5％的范围内。

分层方法还提供进一步的优点，诸如在根据本发明的LED封装件中实现相同的目标发射特性，同时与具有混合磷光体的常规LED芯片相比允许减少红色磷光体的量。基于红色磷光体的较高相对成本，这在降低成本上特别重要的。在一些实施方式中，使用显著更少的红色磷光体，在相同的显色指数(CRI)下可以实现相同的颜色(如由区(bin)测量的)。在一些实施方式中，与具有混合磷光体的相同LED相比，红色磷光体的减少可以高达近似75％。在其它实施方式中，其可以高达50％，而在另外的实施方式中，其可以高达25％。

如上所述，不同的LED实施方式可以具有以特定光谱发射的离散转换材料层，诸如黄色/绿色的一层和红色的另一层。这些离散层可以包括多于一种磷光体类型以调谐转换材料层，从而提供期望的LED发射特性。在一些实施方式中，黄色/绿色层可以具有两个或更多个不同类型的黄色/绿色发射磷光体且红色层可以具有两个不同或更多个不同的红色磷光体。

图13是比较用于可用在根据本发明的LED中的双层转换材料层的四种磷光体配比的一个实施方式的表90。将该配比与在其中磷光体混合在单个转换材料层中的常规LED中使用的相同四种磷光体进行比较，其中表90以百分比示出用于磷光体的层中的总体磷光体的不同量，使得每个磷光体以基本上相同的色点和CRI发射。最靠近LED芯片的第一层可以包括识别为红色1和红色2的两个红色磷光体，其中每个红色磷光体在红色光谱中的不同波长下发射。两种红色磷光体可以包括本领域已知的配方，其中与红色2磷光体的发射波长相比，红色1具有较短的发射波长。红色磷光体通常具有在620-750nm范围内的峰值发射波长，并且在一些实施方式中，其中一些实施方式具有这样的红色磷光体，其发射具有在620-670nm范围内的峰值发射的光，该光具有在70-100nm范围内的半高全宽(FWHM)的图案。在一个实施方式中，红色1可以具有近似621nm的峰值发射波长和近似80mn的半高全宽(FWHM)。红色2也可以具有近似651nm的峰值发射波长，其中FWHM为近似90nm。

第二层可以包括黄色和绿色发射磷光体，其中一些实施方式包括Y₃Al₅O₁₂：Ce黄色发射磷光体和Lu_3-xCe_xAl₅O₁₂，Y(Y＝卤化物)绿色发射磷光体。绿色和黄色磷光体通常具有在495-590nm范围内的峰值发射波长，其中绿色通常具有在该范围的较低部分的峰值发射，并且黄色具有在该范围的较高端部的峰值发射。在一些实施方式中，绿色和黄色磷光体发射在520-580nm范围内的峰值发射波长，其中FWHM在100-130nm范围内。在这些实施方式的一些中，黄色发射磷光体可以具有近似560nm的峰值发射波长和近似115nm的FWHM。绿色发射磷光体可具有近似534nm的峰值发射和近似110nm的FWHM。应当理解，在其它实施方式中，可以使用具有其它特性的其它磷光体，并且这些磷光体中的每一个可以设置在离散层中，使得LED可以具有四个磷光体层。在这些实施方式中，两个红色磷光体层可以最靠近LED芯片。在另外的实施方式中，一些磷光体可以混合在层中，而其它磷光体可以设置在离散层中。

在所示的实施方式中，表90比较在两层转换材料与混合转换材料中所需的磷光体的量，以实现例如在CRI为90的情况下的E8区中的目标色点(LED芯片可以发射波长为450nm和456nm的蓝色主光)。在该实施方式中，双层方法允许与混合方法相同的发射特性，同时允许红色磷光体的减少。在该实施方式中，与混合磷光体方法相比，双层方法磷光体红色2可以经历总体红色磷光体混合物降低近似25％比率，并且更重要地可以经历大于70％的重量减少。与混合层方法相比，磷光体红色1可以经历其红色磷光体混合物的总体比率的增加，但是还可以经历大于20％的重量减少。这可以导致显著减少LED芯片的成本。应当注意，根据本发明的双层实施方式还可以需要更多的黄色和绿色磷光体且可以需要更多用于密封剂的硅树脂。基于黄色/绿色磷光体和硅树脂的相对低成本以及红色磷光体的显著成本，这些增加是可接受的。

与常规混合方法相比，不同量的红色和黄色/绿色双层磷光体方法还导致四种磷光体方法中的磷光体比率的差异。图14是示出用于图13所示实施方式的磷光体的不同比率的曲线图100，通过绿色磷光体的量除以绿色磷光体加黄色磷光体的量来比较黄色/绿色磷光体的比率。在该实施方式中，对于混合到双层实施方式，黄/绿比率从95％降低到90％。图14还通过用红色2红色磷光体的量除以红色2磷光体和红色1磷光体的组合来比较红色磷光体的比率。在该实施方式中，其比率从用于混合的50％降低到用于双层方法的25％。与混合转换LED相比，这仅是比较根据本发明的LED的不同比率的许多方式之一。

图13和图14指向通过变化磷光体量而比较在相同色点和CRE下发射的混合转换材料LED和双层转换材料LED。还应当理解，对于使用相同量的磷光体的混合LED和双层LED，LED可以提供不同的发射特性。与具有相同量的混合磷光体的相同LED相比，双层方法可导致LED以更高CRI发射。通常，对于许多应用，具有近似90％的CRI的LED发射是可接受的。当从混合转换材料LED取得磷光体并且在双层LED中使用相同量时，双层LED芯片可以以超过90的CRI发射。过量的CRI可以与其它LED特征特性交换，以实现可接受的90CRI同时增加效率。在一些实施方式中，过量的CRI可以与红色磷光体的波长交换。即，与较高波长磷光体相比，较低波长发射红色磷光体可具有较高效率，但可导致较低CRI。过量的CRI可以允许使用较低波长红色磷光体，其仍然允许在期望的90CRI下的LED芯片发射。与使用具有相同磷光体的混合转换材料层的相同LED相比，这还可以允许增加的发射效率。

图15是示出用于具有混合磷光体的LED的发射特性与具有如上所述的具有双层分离磷光体的类似灯的比较的曲线图110。在该实施方式中，第一层包括具有近似615nm的峰值发射的红色磷光体，并且第二层可以包括绿色磷光体。第一发射光谱112用于具有分离的红色磷光体和绿色磷光体的灯，其中光谱示出蓝色、绿色和红色波长光谱中的峰。第二发射光谱114用于与具有混合的红色磷光体和绿色磷光体的类似的灯且与分离光谱112相比，示出蓝色峰减少及偏移以及红色峰的偏移。两者的总体磷光体转换效率近似相同，但对于分离的磷光体的分离的CRI为近似88.5，而用于混合磷光体配置的CRI为近似78.5。

图16示出了另一曲线图120，其示出了具有混合磷光体的LED的发射特性与根据本发明的类似双层分离磷光体的发射特性的比较。光谱122示出具有混合的红色磷光体和黄色/绿色磷光体的LED的发射特性，其中丝束红色磷光体处于1:1的比率。光谱124示出了具有双层转换材料的LED的发射特性，其中第一红色磷光体层包括处于3比1的比率的两种红色磷光体。光谱126示出了具有双层转换材料的LED的发射特性，其中第一层仅包括一种红色磷光体。类似于图15所示的实施方式，混合的实施方式示出蓝色峰和红色峰的偏移。双层方法可以导致近似相同或改进的发射效率，而同时提供改进的CRI。

应当理解，当双层转换材料实施方式与常规混合转换材料实施方式比较时，LED的其它特性也可以变化。例如，与双层方法相比，混合实施方式可以在增加的操作温度下经历更大的发射下降。图17是示出通过在25℃至85℃的工作温度范围下双层转换LED与混合转换LED相比的发射特性的曲线图130。对于所示的实施方式，混合转换LED的光通量在该温度范围内下降大于10％，而双层实施方式下降小于10％。在不同的实施方式中，光通量的下降可以在20-30％的范围内，其中曲线130示出具有12.2％下降的混合转换材料层LED，而双层实施方式具有9.2％的下降。

上述实施方式仅是可以在根据本发明的实施方式中使用的不同的LED芯片和材料中的一些。LED芯片可以发射除了蓝色和UV波长光谱之外的光谱的光。转换材料层可以包括除了上述那些之外的许多不同的材料。在一些实施方式中，磷光体颗粒包括单独或组合的许多不同组合物和磷光体材料。在一个实施方式中，单晶磷光体可以包含钇铝石榴石(YAG，化学式为Y₃Al₅O₁₂)。YAG主体可以与其它化合物组合以实现期望的发射波长。在其中单晶磷光体吸收蓝光并重新发射黄光的一个实施方式中，单晶磷光体可包含YAG：Ce。该实施方式特别适用于发射蓝光和黄光的白光组合的光发射器。使用由基于(Gd，Y)₃(Al，Ga)₅O₁₂：Ce系统的磷光体制成的转换颗粒(其包含Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG))，可以实现全范围的宽黄色光谱发射。可用于白色发射LED芯片的其它黄色磷光体包括：

Tb_3-xRe_xO₁₂：Ce(TAG)；

RE＝Y，Gd，La，Lu；和/或

Sr_2-x-yBa_xCa_ySiO₄：Eu。

在其它实施方式中，其它化合物可与YAG主体一起用于吸收和重新发射不同波长的光。例如，可以提供YAG：Nb单晶磷光体以吸收蓝光并重新发射红光。第一磷光体和第二磷光体也可以组合用于与以上与红色磷光体组合的黄色磷光体的更高CRI白色(即暖白色)。可以使用各种红色磷光体，包括：

Sr_xCa_1-xS：Eu,Y；Y＝卤化物；

CaSiAlN₃：Eu；或者

Sr_2-yCa_ySiO₄：Eu。

可以使用其它磷光体以通过将基本上所有光转换成特定颜色而创建饱和颜色发射。例如，以下磷光体可用于生成良好饱和光：

SrGa₂S₄：Eu；

Sr_2-yBa_ySiO₄：Eu；或者

SrSi₂O₂N₂：Eu。

以下列出了可以用作转化颗粒的一些另外合适的磷光体，但可以使用其它磷光体。每个磷光体表现出在蓝色和/或UV发射光谱中的激发，提供期望的峰值发射，具有有效光转换：

黄色/绿色

(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)₂S₄：Eu²⁺

Ba₂(Mg，Zn)Si₂O₇Eu²⁺

Gd_0.46Sr_0.31Al_1.23O_xF_1.38：EU²⁺_0.6

(Ba_1-x-ySr_xCa_y)SiO₄：Eu

Ba₂SiO₄＝EU²⁺

红色

Lu₂O₃＝Eu³⁺

(Sr_2-xLa_x)(Cei_{_x}Eu_X)O₄

Sr₂C_1-xEu_xO₄

SrTiO₃：Pr³⁺，GA³⁺

CaAlSiN₃IEu²⁺

Sr₂Si₅N₈＝Eu²⁺

在一些实施方式中，包括发光体材料、光学耦合层和/或光学透明结构的层还可以提供包括光散射层的功能层，该光散射层包括如所讨论的粘合剂材料和光散射颗粒，例如氧化钛颗粒。在其它实施方式中，该层包括改变功能层的折射率的材料。在一些实施方式中，功能层包括本文中所述的一种或多种类型的功能层(例如，波长转换层和散射或折射率改变层)的组合。

在一些实施方式中，LED管芯被配置为发射蓝光，例如主波长为约450-460nm的光，并且磷光体层包括黄色磷光体(诸如YAG：Ce磷光体)，其具有约550nm的峰值波长。在其它实施方式中，LED管芯被配置成发射蓝光，并且磷光体层可以包括黄色磷光体和红色磷光体的混合物，诸如基于CASN的磷光体。在另外的实施方式中，LED管芯被配置成发射蓝色，并且磷光体层可以包括黄色磷光体、红色磷光体和绿色磷光体的混合物，诸如LuAG：Ce磷光体颗粒。此外，这些和/或其它颜色和/或类型的磷光体的各种组合和子组合可以用于混合物中和/或隔离层中。

替代波长转换材料也可以用于下转换光以生成白色发射。这种材料可以是但不限于有机荧光材料或染料或无机量子点材料，诸如CdSe/ZnS、InP/InAs、CdS/CdSe、CdTe/CdSe等。

转换材料可以包括不同尺寸的磷光体颗粒，包括但不限于在10纳米(nm)至30微米(um)范围内或更大的颗粒。较小的颗粒尺寸通常比较大尺寸的颗粒更好地散射和混合颜色，从而提供更均匀的光。与较小颗粒相比，较大颗粒通常在转换光方面更有效，但是发射较不均匀的光。

至少部分地取决于转换材料的浓度、转换材料颗粒的尺寸以及期望由转换材料转换的光的量，转换材料层56可以具有许多不同的厚度。根据本发明的转换材料层可以在具有高于30％的磷光体浓度水平(磷光体负载)的粘合剂中。其它实施方式可具有高于50％的浓度，而在另外的实施方式中浓度水平可高于60％。

根据本发明的LED可以具有许多不同的相对厚度，其中一些实施方式包括最靠近LED芯片的第一层，LED芯片具有LED的磷光体的最长发射波长。远离一个或多个LED芯片移动的第二层可以较厚，并且可以具有比第一层小的发射波长。远离LED芯片移动的附加层可以比下面的层厚和/或可以具有比下面的层小的发射波长。在一些实施方式中，层可以随着远离LED芯片移动而逐渐变厚，而在其它实施方式中，层仅需要比第一层厚。同样，在一些实施方式中，层的发射波长可以随着远离LED芯片而逐渐变小，而在其它实施方式中，发射波长仅需要小于第一层的发射波长。

对于LED 50，双层转换材料层可具有范围在50-500μm内的总厚度，其中一些实施方式具有在75-300μm范围内的总厚度，而其它实施方式具有范围在100-200um内的总厚度。厚度也可以在整个层上变化，其中不同区域具有不同厚度。第一转换材料层56a可为转换材料层的总厚度的不同百分比。在一些实施方式中，第一层56a可以包括转换材料层总厚度的5-30％，而在其它实施方式中它可以包括总层厚度的10-20％。当测量LED芯片(或在其它实施方式中的LED芯片)上方的层的厚度时，第一层可以具有许多不同的厚度，诸如在近似10至70μm的范围内。其它实施方式具有在近似15-60μm范围内的厚度，而在另外的实施方式中厚度在近似20-50μm范围内。在一些实施方式中，LED芯片上方的第一层可以具有大于近似10μm的厚度，而其它实施方式可以具有大于近似20μm的厚度。在LED芯片上方的第二层的厚度可以具有在近似40-400μm范围内的厚度，而其它实施方式具有在近似75-300μm范围内的厚度。另外的实施方式可以具有在近似90-250μm范围内的厚度。在一些实施方式中，第一层可以具有大于近似50μm的厚度，而其它实施方式可以具有大于近似100μm的厚度。

应当理解，这些厚度和百分比可以在不同的转换材料区域中变化，并且转换材料层也可以具有在相应层中带有不同磷光体颗粒浓度的不同区域。

根据本发明的不同实施方式可以以不同的方式提供覆盖LED芯片的转换材料层。在一些实施方式中，第一红色磷光体层可以包括在LED芯片上面的基本共形涂层，其中黄色/绿色转换材料层覆盖LED芯片并填充LED芯片之间的间隙。在另外的实施方式中，两个层可以包括共形涂层，或者两个层可以层覆盖并基本上填充相邻LED芯片之间的间隙。

应当理解，本发明的不同实施方式可以按照除了上述实施方式之外的许多不同方式来布置。作为实例，其它实施方式可以具有以不同方式耦接到焊料垫和管芯附接垫的不同数量的LED芯片、不同的密封剂、不同转换材料层且没有基台。图18和图19示出了根据本发明的LED 150的另一个实施方式，其可以包括在基台154上的LED芯片152。基台154可以包括与在LED 50中以上描述的那些类似的管芯附接垫和焊料垫。不同于两个LED芯片，LED 150包括LED芯片152的阵列，并且应当理解该阵列可以包括以不同并联和串联布置耦接在一起的许多不同数量的LED。在所示的实施方式中，LED芯片152的阵列包括16个串联连接的LED芯片。LED封装件与可商业购买的XT-E高压LED类似地布置，其中LED 150具有如本文中所述的分层转换材料层。

类似于以上实施方式，转换材料层156可包括毯状覆盖基台154的暴露顶表面、管芯附接垫和LED芯片152的双层转换材料层。双层转换材料层156可以由许多相同的材料制成并且以与以上转换材料层相同的方式沉积。类似于以上实施方式，转换材料层156可以包括吸收LED芯片光并以红色光谱发射的第一层156a和吸收LED芯片光并以黄/绿波长光谱发射光的第二层156b。LED芯片可以发射许多不同颜色的光，并且在一些实施方式中一些LED芯片可以发射与其它LED芯片不同颜色的光。在一个实施方式中，LED芯片152可以发射蓝光，其中LED 150发射LED芯片光和转换材料光的白光组合。

LED 150中的双层转换材料布置可以提供以上关于LED 150讨论的优点，包括但不限于减少红色磷光体，基于较高CRI调谐能力以及不同双层配比。在该实施方式中，第一红色层156a形成共形地涂覆在LED芯片152上面的相对薄的层。黄色/绿色层156b相对厚并且也覆盖LED芯片152，并且可以足够厚以填充相邻LED芯片152之间的空间。所得到的转换材料层156可以包括相对平滑的顶表面，其中LED芯片嵌入在转换材料层156中。LED 150中的转换材料层156可以具有许多不同的厚度，其中第一层156a是总层厚度的不同百分比。在一些实施方式中，转换材料层可以在50-500μm的范围内，其中层通常在LED芯片152的顶部上面较薄并且在LED芯片152之间和周围较厚。在一些实施方式中，转换材料层可具有在100-250μm范围内的厚度。第一层156a的厚度可以在转换材料层156总厚度的10-40％的范围内。在另外的实施方式中，其可以是总厚度的近似20-35％。一些LED实施方式可以包括厚度小于200μm的第一转换材料层和厚度大于第一转换材料层并小于300μm的第二转换层。

LED 150还可以包括由与在上述LED 50中的密封剂58相同的材料制成的密封剂158。然而，在LED 150中，密封剂具有基本上半球形状。应当理解，在该实施方式中可以使用许多不同的密封剂，包括具有平坦表面的那些密封剂。

图20示出了根据本发明的LED 200的又一个实施方式，其可以没有设置基台。LED 200类似于在美国专利申请序列第14/152,829号中描述的LED器件，该专利通过引用结合于此，其中在该参考文献中的LED器件具有混合的磷光体层。LED 200包括LED芯片202，该LED芯片202可以包括上述任何LED芯片，并且通常包括二极管区域204和透明衬底206，诸如透明碳化硅生长衬底或透明蓝宝石生长衬底。在其它实施方式中，可以去除生长衬底。在另外的实施方式中，可以设置与生长衬底不同的另一个衬底，并且在去除生长衬底之后，另一个衬底可以粘结到LED外延区域。

透明衬底206可以包括成角度的侧壁且在一些实施方式中侧壁可以是阶梯状、倾斜的和/或带刻面的。在其它实施方式中也可以设置非倾斜侧壁和近似相等尺寸的面。例如，在一些实施方式中也可以使用具有直的或非倾斜侧壁的正方形或矩形芯片。LED 200还包括反射层208，其可以在LED芯片202的底表面下方。在一些实施方式中，这还可以包括基台或任何其它特征。

转换材料层210设置在LED芯片202和反射层上面。应当理解，磷光体层可以以上述任何方式布置，并且在所示的实施方式中包括双层转换材料层，其中第一层210a在LED芯片202上且第二层210b在第一层210a上。这些层可以包括如上所述的不同转换材料或磷光体，其中所示实施方式具有带有红色磷光体的第一层210a和带有黄色/绿色磷光体的第二层210b。在一些实施方式中，例如，转换材料层210还可以包括光散射材料诸如氧化钛颗粒。在其它实施方式中，该层包括改变该层折射率的材料。

LED 200还包括外部透明层212，其提供主要光学器件且可以包括上述任何密封剂材料，并且在所示的实施方式中层212可以包括硅树脂。透明层212可以不含磷光体并且可以成形为提供透镜、圆顶和/或其它光学组件。不含磷光体的透明层212也可以密封转换材料和/或LED芯片202。在其它实施方式中，透明层可以设置在磷光体层上，该磷光体层包括非均匀地分散在其中的磷光体颗粒。该器件还可以包括附加的密封剂或透镜214，其可是硅或玻璃。

LED 200中的双层转换材料布置可以包括上述任何材料，该材料可以使用上述任何方法沉积。在LED 200中，双层转换材料布置在LED芯片202上面提供毯状覆盖，其中应当理解，层210a、210b中的一个或两个可以提供小于如上所述的全毯状覆盖。转换材料层可以具有不同的厚度，其中一些实施方式具有在50-500μm范围内的厚度。另外的实施方式可具有在50-300μm范围内的厚度。第一层210a可以包括总层厚度的不同百分比，其中一些实施方式具有在5-30％范围内的百分比。在其它实施方式中，第一层可以包括在8-15％范围内的百分比。

图21示出了根据本发明的LED 250的另一个实施方式，其与在图4至图11所示和以上描述的LED 50类似，并且包括许多相同的特征。然而，在该实施方式中，一个或多个转换材料层和密封剂以不同的方式布置。对于LED 250，转换材料层254包括单层，其毯状覆盖如上所述的LED芯片252、基台258和管芯附接垫，尽管在其它实施方式中其可以覆盖少于全部的这些特征。层254吸收来自LED芯片252的光并发射特定波长光谱(诸如红色波长光谱)的光。层254可以包括以如上所述的不同方式沉积的红色发射磷光体。不同于第二转换材料层在第一转换材料层上，而是第二转换材料分散在密封剂256中。在所示的实施方式中，分散的转换材料可以是上述黄色/绿色磷光体中的一种或多种。磷光体可以均匀地分散在密封剂中或可以具有带有不同浓度的不同区域。

红色磷光体层的发射波长光谱可以在黄色/绿色磷光体的激发光谱之外，使得其可以穿过黄色/绿色磷光体而不被吸收。通过将黄色/绿色磷光体分散在密封剂中，降低了从黄色/绿色磷光体重新发射的光返回到红色磷光体层的可能性。这减少了黄色/绿色光被红色层再吸收的机会。

应当理解，在根据本发明的其它实施方式中可以存在许多不同的分层的和分散的磷光体布置。在与分散的磷光体结合使用的LED芯片上面可以存在多于一个磷光体层。可以存在与具有多于一种分散的磷光体的密封剂结合使用的一个或多个层。还应当理解，这种分层/分散的组合可以用于根据本发明的任何不同的LED实施方式中。

根据本发明的其它LED实施方式还可以提供LED芯片和分层的转换材料层之间的间隔，或者可以提供分层的转换材料层中的层之间的间隔。图22示出了根据本发明的LED 300的另一个实施方式，其包括可以是上述LED芯片中的任一个的LED芯片302。透明密封剂304包括在LED芯片302上面，其也可以包括上述任何材料。密封剂304可以采取许多不同的形状和尺寸，其中所示的实施方式具有倾斜的侧表面，使得密封剂304的顶部比靠近LED芯片302的部分宽。

第二转换材料层306也包括在密封剂的顶表面上，该密封剂可以包括上述材料并且可以使用上述方法沉积。与以上类似，转换层可以是双层的，其中第一层(靠近LED芯片)306a包括吸收来自LED芯片302的光并重新发射红色波长光谱的光的磷光体。第二层306b可以在第一层306a上，并且可以包括吸收LED芯片光并发射黄/绿光谱的光的磷光体。LED 300可以发射LED芯片光与来自第一层306a和第二层306b的光的期望的白光组合。应当理解，本发明的不同实施方式可以包括具有多于两层的转换材料。

图23示出根据本发明的LED 350的另一个实施方式，其类似于LED300且包括LED芯片352和密封剂354。在该实施方式中的转换材料包括两层，但是这些层通过密封剂354间隔。第一转换材料层356a直接覆盖LED芯片352且可以包括如上所述的红色发射磷光体。第二转换材料层356b可以与第一层356a分离并且可以在密封剂354的顶表面上。类似于以上实施方式，第二层可以包括黄色/绿色发射磷光体。分离第一层356a和第二层356b进一步减少了来自第二层356b的可能进入第一层356a中的黄色/绿色光的量。这进一步减少了黄色/绿色光可能被第一层再吸收的机会。这可以进一步提高LED 350的发射效率。

应当理解，这些LED可以以许多不同的方式与密封剂一起布置，其中在其它实施方式中与在LED中的不同位置布置的多于两个层一起使用。一些LED可以在LED芯片上、在密封剂的顶表面上具有多于一个层，或者可以具有嵌入密封剂内的一个或多个层。另外的实施方式可以具有分散在密封剂中的一种或多种磷光体。

如上所述，根据本发明的不同实施方式可以使用以不同方式布置的少于或多于四个不同的磷光体。在一些实施方式中，双层方法可以使用少于四个磷光体，其中一些实施方式具有带有两个磷光体(该两个磷光体以红色或黄色/绿色光谱发射)的一层，而另一层具有一个红色磷光体或黄色/绿色磷光体。这些实施方式利用总共三个磷光体。

其它实施方式可仅利用两个磷光体，其中第一层具有以红色光谱发射的一个磷光体，并且第二层具有以黄色/绿色光谱发射的一个磷光体。两个磷光体可以定制为利用较少的不同磷光体实现期望的发射特性。如上所述，与具有单个红色磷光体的第一层并然后单个黄色/绿色磷光体的层的LED相比，具有单层混合磷光体沉积的LED不表现出根据本发明的相同益处。首先，可以用光学硅树脂应用相对薄的红色磷光体的第一层，其中磷光体具有～630um的峰值波长。然后可以在第一层上应用具有峰值波长为～539的较厚的第二层绿色磷光体。与具有相同两个磷光体的单个混合层的相同LED相比，这种组合可导致这样的LED，其在E7颜色区域中发射光，其中CRI＞90，CRI9＞40且亮度增加近似15％。在其它实施方式中，LED芯片可以经历近似10％的亮度增加。在其它实施方式中，LED芯片可以经历近似15％或更大的亮度增加。

如果在混合单层方法中在LED内使用相同的红色和绿色磷光体，则由LED发射的光的CRI将不会达到90。在混合层LED中达到90的CR1可需要3或4个磷光体，其中一些利用一个或多个额外的磷光体，诸如峰值波长～651nm的额外的红色磷光体。一些实施方式可以包括其它的额外磷光体，诸如一个或多个黄色和绿色磷光体。然而，对于一些LED，向两个红色磷光体和一个绿色磷光体组合添加黄色磷光体不会显著增加LED的能力而达到以90的CRI发射。在这些实施方式中，两个红色磷光体对LED芯片在单个混合层系统中达到90的CRI的能力具有最大的影响，这可以是混合层系统发射较低光通量的原因之一。

图24和图25示出了在其制造期间的不同点的根据本发明的LED 370的另一个实施方式。LED 370包括安装在管芯附接垫374上的多个LED芯片372。不同的实施方式可以具有不同数量的LED芯片372，其中所示的实施方式具有48个。LED可以包括以上列出的芯片，并且可以在不同波长发射并具有如上所述那些不同的特性。在不同的实施方式中，LED芯片372可以串联、并联或以不同的串联/并联组合连接。管芯附接垫374可以如上所述布置在基台376上，并且LED 370可以包括其它元件诸如ESD芯片378。

现在参考图24，LED 370可以包括第一磷光体层380，其包括具有峰值波长～630um的磷光体的红色层。在一些实施方式中，如上所述，红色磷光体层380可以提供在LED芯片372、附接垫374和基台376上面的毯状覆盖。然而，在该实施方式中，红色磷光体层380不提供实心毯状覆盖，而是设置有不规则覆盖。不规则通常是指层380不具有均匀厚度。在一些实施方式中，层380可以是不连续的，并且可以不在LED芯片372、附接垫374和基台376的部分上面提供覆盖。在这些实施方式中，层380的不连续性质可以是随机的，而在其它实施方式中，不连续性可以具有某种顺序或图案。对于所有这些实施方式，以适当量的红色设置红色磷光体用于目标发射特性。更均匀沉积的红色磷光体可以导致更好的颜色定向，但是不需要均匀的沉积。通过在沉积过程期间优化雾化可以实现更均匀的沉积。

现在参考图25，在第一红色磷光体层380上面沉积具有峰值波长～539的绿色磷光体的第二层382。第二层382比第一层380厚，并且也以共形方式应用。然而，第二层382提供在LED芯片372、附接垫374和基台376上面的毯状覆盖。第一层380和第二层382可以用不同材料布置，其中所示实施方式具有相对少量的热解法二氧化硅，其小于1％每硅氧烷重量。在一些实施方式中，层可以具有近似0.75％每硅氧烷重量的量的热解法二氧化硅。热解法二氧化硅与磷光体混合有助于LED达到目标发射。这对于性能结果可能不需要，但推荐其以用于应用的一致性。LED 370还可以包括可在随后形成步骤期间形成的密封剂，且该密封剂可以包括上述任何材料、形状和尺寸。

本文中呈现的实施方式意在是示例性的。本发明的实施方式可以包括在各个附图中示出的兼容性特征的任意组合，并且这些实施方式不应限于明确示出和讨论的那些实施方式。

虽然已经参考本发明的某些优选配置详细描述了本发明，但是其它版本是可行的。因此，本发明的精神和范围不应限于上述版本。